ASTM A240 310H 열처리 스테인리스강 - 고탄소 고온 크리프 강도 강화 소재 규격

개요

ASTM A240 Grade 310H(UNS S31009)는 310S(저탄소)와 310Cb(안정화) 사이의 위치에 있는 고탄소(0.04~0.10%) 오스테나이트계 내열강입니다. 탄소 함량 상향으로 고온(550°C 이상)에서 크리프 강도와 파단 강도를 의도적으로 향상시킨 강종으로, 열처리(용해 어닐링) 후 판재·코일로 공급됩니다. ASME Boiler & Pressure Vessel Code Case 1325 등 고온 압력용기 설계 코드에서 310S 대비 높은 허용 응력을 인정받습니다.

주요 특성

일반 물성

특성	온도	값	비고
밀도	23°C	7.9~8.2 g/cm³	오스테나이트계 스테인리스강 일반값

기계적 물성 (23°C 기준)

특성	값	비고
탄성 계수	195 GPa	오스테나이트계 스테인리스강 일반값
연신율 (A50)	40%
브리넬 경도	217 HB
로크웰 B 경도	95 HRB
푸아송 비	0.3	오스테나이트계 스테인리스강 일반값
전단 계수	77 GPa	오스테나이트계 스테인리스강 일반값
인장 강도	515 MPa
항복 강도 (Rp0.2)	205 MPa

열적 물성

특성	온도	값	비고
열팽창 계수	23°C	1.7E-5 ~ 1.9E-5 1/K	오스테나이트계 스테인리스강 일반값
융점	-	1230~1480°C	오스테나이트계 스테인리스강 일반값
비열 용량	23°C	440 J/(kg·K)	오스테나이트계 스테인리스강 일반값
열전도율	23°C	11~21 W/(m·K)	오스테나이트계 스테인리스강 일반값

전기적 물성

특성	온도	값	비고
전기 저항률	23°C	8.5E-7 Ω·m	오스테나이트계 스테인리스강 일반값

화학 조성 (질량%)

원소	함량
탄소 (C)	0.04~0.10%
크롬 (Cr)	24~26%
망간 (Mn)	2%
니켈 (Ni)	19~22%
인 (P)	0.05%
실리콘 (Si)	0.75%
황 (S)	0.03%

310 계열 강종 선택 가이드

강종	탄소 범위	설계 의도	고온 허용 응력 (ASME, 800°C)	용접성/감도화
310S	≤0.08%	범용 내열, 용접 구조물	낮음	우수 / 감도화 위험 낮음
310H	0.04~0.10%	고온 크리프 강도 중시	높음 (약 1.3~1.5배)	보통 / 감도화 주의 필요
310Cb	0.08%	용접부 입계 부식 방지	310S 수준	최우수 (Cb 안정화)

적용 분야 및 특징

에틸렌 크래킹 퍼니스 튜브, 피그테일 (설계 온도 900~1000°C)
고온 가스 배관, 열교환기 튜브시트, 리포머 튜브 행거
ASME Section I/VIII 고온 압력용기 부품 (Code Case 1325 적용)
탄화물 석출(Cr₂₃C₆) 이용한 고온 강화 → 장기 크리프 변형 저항성 우수
용접 구조물 적용 시: 저열입력 용접, 층간 온도 엄격 관리, PWHT 검토 필수

열처리 및 고온 설계 고려사항

용해 어닐링: 1040~1150°C 급랭. 탄소 함량에 따라 감도화 온도 구간(550~850°C) 통과 속도 중요. 고온 크리프 설계: Larson-Miller 파라미터, Monkman-Grant 관계식 등 적용. 310H는 310S 대비 600~900°C 구간에서 최소 크리프 속도 1/2~1/3 수준. 시그마 상(σ-phase) 석출: 600~900°C 장시간 노출 시 취성 시그마 상 생성 → 인성 저하. 열처리/용접/사용 온도 이력 관리 필수. 용접: ER310, ER310Mo 용가재. 예열 불필요, PWHT 일반적으로 비권장(시그마 상 촉진).

ASTM A182 F429 어닐링 페라이트계 스테인리스강 - 물성 및 용도 ASTM A193 B8MNA Class 1A - 탄화물 용체 처리 스테인리스강, 마감 상태

금속